(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を加熱して高温水を生成する加熱手段と、
前記加熱手段によって生成された前記高温水を貯える貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに貯えられた前記高温水を供給する出湯管と、
給水源から水を供給する給水管と、
前記出湯管から供給される前記高温水と前記給水管から供給される前記水とを混合する混合手段と、
前記混合手段によって混合した湯水を給湯端末へ供給する給湯管と、
前記給湯管を流れる前記湯水の流量を検出する流量検出装置と、
前記給湯管を流れる前記湯水の温度を検出する温度検出手段と、
前記給湯端末に供給する前記湯水の給湯設定温度を設定するリモコン装置と、
前記混合手段の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記給湯管を流れる前記湯水の流量が所定流量以上の場合に、前記湯水の温度が前記給湯設定温度となるように前記混合手段を駆動させ、
前記制御装置は、前記所定流量よりも小さい微小流量で出湯した後に前記所定流量以上で再出湯する場合に、前記流量検出装置が前記所定流量を検出してから所定時間、前記混合手段を水側方向のみに駆動させることを特徴とする給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、お湯を給湯端末へ供給する給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の給湯機は、給湯端末へ供給する湯水は、貯湯タンク内の高温水と、給水
源から供給される水とを、混合弁にて混合して生成される。
【０００３】
一般的に、その混合弁の開度の制御は、混合弁の下流側にあるサーミスタで検出される温度情報を元にして、目標温度との温度偏差に応じて湯水の混合比を制御し、蛇口等の給湯端末へ目標温度の湯を提供している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７９８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、所定流量以上からフィードバック制御にて混合弁を駆動させ、所定流量未満では混合弁を積極的に駆動させない。混合弁よりも下流側にある台所の蛇口や、浴室内のシャワー等の閉止不良で所定流量以下の微小流量が出湯された場合、混合弁は積極的に駆動せず、混合弁の湯圧と水圧の関係から混合弁出口から水が出湯される。
【０００６】
そのため、混合弁の下流側にあるサーミスタが検出する温度は、リモコンにて設定された給湯温度よりも低くなる。その後、所定流量以上で再出湯すると、サーミスタの検出する温度は設定温度よりも低いために、フィードバック制御にて混合弁の混合比を通常よりもさらに湯側へ駆動させてしまい、蛇口先から高温の湯水が出湯してしまうという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蛇口閉止不良での再出湯でも蛇口先から高温の湯水が出湯しない使用性の高い給湯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯機は、加熱手段と、高温水を供給する出湯管と、給水源から水を供給する給水管と、前記出湯管と前記給水管とからの湯水を混合する混合手段と、前記混合手段によって混合した湯水を給湯端末へ供給する給湯管と、前記給湯管を流れる湯の流量を検出する流量検出装置と、前記混合手段の動作を制御する制御装置とを備え、前記流量検出装置が流量の検出を開始してから所定時間、前記混合手段を水側方向のみに駆動させることを特徴とするものである。
【０００９】
これによって、蛇口閉止不良による微小流量出湯後に、所定流量以上で再出湯を行っても蛇口先から高温な湯水が出湯しなくなり、使用者に不快感を与えることがない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、給湯端末の閉止不良による微小流量出湯後に、再出湯しても給湯端末から高温な湯水が出湯しない使用性の高い給湯機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図
【図２】同形態における給湯使用時のフローチャート
【図３】同形態における給湯使用時の他のフローチャート
【図４】同形態における給湯使用時の他のフローチャート
【図５】同形態における給湯使用時の他のフローチャート
【図６】同実施の形態における電動式混合弁の通常温度制御の駆動速度を示した図
【図７】同実施の形態における出湯開始時の電動式混合弁の駆動速度を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、水を加熱して高温水を生成する加熱手段と、前記加熱手段によって生成された前記高温水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクに貯えられた前記高温水を供給する出湯管と、給水源から水を供給する給水管と、前記出湯管から供給される前記高温水と前記給水管から供給される前記水とを混合する混合手段と、前記混合手段によって混合した湯水を給湯端末へ供給する給湯管と、前記給湯管を流れる前記湯水の流量を検出する流量検出装置と、前記給湯管を流れる前記湯水の温度を検出する温度検出手段と、前記給湯端末に供給する前記湯水の給湯設定温度を設定するリモコン装置と、前記混合手段の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記給湯管を流れる前記湯水の流量が所定流量以上の場合に、前記湯水の温度が前記給湯設定温度となるように前記混合手段を駆動させ、前記制御装置は、前記所定流量よりも小さい微小流量で出湯した後に前記所定流量以上で再出湯する場合に、前記流量検出装置が前記所定流量を検出してから所定時間、前記混合手段を水側方向のみに駆動させることを特徴とする給湯機で、蛇口閉止不良による微小流量出湯後に、所定流量以上で再出湯を行っても蛇口先から高温な湯水が出湯しなくなり、使用者に不快感を与えることがない。
【００１３】
なお、前記給湯管を流れる湯温を検出する温度検出手段と、機器の給湯設定温度を変更するリモコン装置とを備え、前記流量検出装置が流量の検出を開始した時に、前記リモコンの給湯設定温度と前記温度検出手段が検出した温度との温度差が所定値以上の場合、前記混合手段を水側方向のみに駆動させると、蛇口閉止不良による微小流量出湯後に、所定流量以上で再出湯を行っても蛇口先から高温な湯水が出湯しなくなり、使用者に不快感を与えることがない。
【００１４】
なお、前記流量検出装置が流量を検出しなくなってから所定時間内に、前記流量検出装置が流量の検出した時に、前記混合手段を水側方向のみ駆動すると、蛇口閉止不良による微小流量出湯後に、所定流量以上で再出湯を行っても蛇口先から高温な湯水が出湯しなくなり、使用者に不快感を与えることがない。
【００１５】
なお、前記流量検出装置が流量の検出を開始してから所定時間は、前記混合手段の駆動速度を通常よりも速くすると、蛇口閉止不良による微小流量出湯後に、所定流量以上で再出湯を行っても蛇口先から高温な湯水が出湯しなくなり、使用者に不快感を与えることがない。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態における貯湯式給湯器の構成図である。図１において、本実施の形態の貯湯式給湯器１は、冷凍サイクル２と湯を沸き上げるための加熱サイクル３から構成されている。
【００１８】
冷凍サイクル２は、圧縮機５と冷媒熱交換器６と膨張弁７と蒸発器８とを順次冷媒配管で環状に接続して構成されており、冷凍サイクル２内には冷媒が循環している。冷媒には二酸化炭素冷媒を用いる。なお、冷媒としては、他にもＲ４１０ａ等のフロン系冷媒、プロパン等の炭化水素系冷媒などが挙げられる。
【００１９】
加熱サイクル３は、貯湯タンク９と冷媒熱交換器６と積層ポンプ１０とを順次給湯配管で環状に接続して構成されており、積層ポンプ１０を駆動することで、貯湯タンク９の下方部の低温水を冷媒熱交換器６へ送り、冷媒熱交換器６では高温冷媒から熱を受け取るこ
とで高温水を生成し、生成した高温水は貯湯タンク９の上方から積層状態で貯えられていく。この貯湯運転は、夜間などの決まった時間もしくは貯湯タンク内の残湯から決定される時間になると開始し、貯湯タンク９内に高温の湯水で満たされるまで続けられる。
【００２０】
次に、カラン等の給湯端末１１への湯の供給について説明する。貯湯タンク９の上部には、高温水を出湯する出湯管１２と給水源から前記貯湯タンクに水を供給する第１給水管１３と、出湯管１２と第１給水管１３から分岐した第２給水管１４とを接続し混合装置である電動式混合弁１５で湯と水を混合する。電動式混合弁１５の下流には、湯水の温度を検出するサーミスタ１６と湯水の流量を検出する流量検出装置１７が、給湯管４４に備えられている。
【００２１】
また、電動式混合弁の制御などを行うマイコンや電子部品で構成された制御装置（図示せず）が設けられており、通常、電動式混合弁１５の制御は、サーミスタ１６で検出する温度が、使用者が設定した設定温度になるように制御装置（図示せず）がフィードバック制御を行う。
【００２２】
以上のように構成された貯湯式給湯機において、給湯使用時の電動式混合弁制御について説明する。
【００２３】
図２は、間欠出湯時の電動式混合弁の混合比と給湯温度を示した図である。使用者が給湯端末１１を利用して機器から給湯する場合で、蛇口を開→閉にした時に台所の蛇口や浴室のシャワーの閉止不良が起こった時、蛇口先から微小流量が流れたとする。
【００２４】
この時、電動式混合弁１５は、流量検出装置１７が検出する流量が２Ｌ／分以下になるまで、サーミスタ１６が検出する温度を、リモコンにて設定された温度になるように駆動する。
【００２５】
給湯設定温度が４０℃、流量検出装置１７が検出した流量が２Ｌ／分、１０Ｌ／分の場合、電動式混合弁１５の混合比はそれぞれ６０％、５０％となる。これは、低流量ほど配管での圧力損失が大きくなってしまい、電動式混合弁１５に供給される湯量が減ってしまうためである。
【００２６】
例えば、給湯設定温度４０℃、給湯流量１０Ｌ／分の条件下で、蛇口を開→閉にした時に、蛇口閉止不良で微小流量（約０．２Ｌ／分）が流れた時、電動式混合弁１５は流量検出装置１７が検出する流量が２Ｌ／分まで駆動し、電動式混合弁１５の混合比は６０％となる。
【００２７】
また、流量検出装置１７が検出する流量が微小流量（約０．２Ｌ／分）のとき、サーミスタ１６が検出する温度は給水温度（約２０℃）となる。次に、給湯設定温度４０℃、給湯流量１０Ｌ／分の条件下で再出湯をすると、サーミスタ１６が検出する温度が給水温度（約２０℃）のため、電動式混合弁１５はサーミスタ１６で検出する温度が給湯設定温度４０℃となるようにフィードバック制御にて混合比を６０％→７５％へ駆動する。
【００２８】
この時、電動式混合弁１５の混合比は、定常の出湯時よりも大きいため、サーミスタ１６で６０℃を検出し、蛇口先で設定温度よりも高い湯水（約５０℃）が出湯してしまい使用者に不快感を与えてしまう。
【００２９】
図３は図２に示した同様の間欠出湯で、出湯開始時、流量検出装置１７が２Ｌ／分を検出してから約１秒間、電動式混合弁１５の駆動方向を水側方向のみとし、それ以降電動式混合弁１５はフィードバック制御した時の電動式混合弁の混合比と給湯温度を示した図で
ある。
【００３０】
出湯開始から約１秒間、電動式混合弁１５の駆動方向を水側方向のみにすることで、電動式混合弁１５の混合比は６０％（出湯停止後の混合比）よりも大きくならなくなり、サーミスタ１６は４３℃、蛇口先の出湯温度は約４１℃となり、設定温度とほぼ同じ湯水が出湯し使用者に不快感を与えることが無くなる。
【００３１】
図４は、図２に示した間欠出湯で、出湯開始時、リモコンの設定温度とサーミスタ１６の温度偏差が１０Ｋ以上の場合、出湯開始から約１秒間、電動式混合弁１５の駆動方向を水側方向のみとした時の電動式混合弁の混合比と給湯温度を示した図である。例えば、使用者が給湯流量１０Ｌ／分から蛇口を開→閉にした時に、蛇口の閉め忘れで蛇口先から微小流量（１Ｌ／分）が流れるとする。
【００３２】
この時、電動式混合弁１５は、流量検出装置１７が検出する流量が２Ｌ／分以下になるまでサーミスタ１６が検出する温度をリモコンにて設定された給湯温度になるように駆動する。電動式混合弁１５の混合比は６０％で、流量検出装置１７が検出する流量が微小流量（１Ｌ／分）のとき、サーミスタ１６が検出する温度は３０℃となる。
【００３３】
次に、給湯設定温度４０℃、給湯流量１０Ｌ／分の条件下で再出湯をすると、リモコンの設定温度とサーミスタ１６の温度偏差が１０Ｋ以上あるため、電動式混合弁１５は給湯開始から約１秒間駆動方向を水側方向のみ駆動させ、電動式混合弁１５の混合比は６０％（出湯停止後の混合比）からさらに大きくならなくなり、蛇口先の出湯温度は設定温度よりも高い湯水は出湯されなく使用者に不快感を与えることが無くなる。
【００３４】
仮に、給湯開始から電動式混合弁１５がフィードバック制御を行うと、電動式混合弁１５の混合比は６０％→７０％となり、サーミスタ１６が検出する温度は４８℃となる。蛇口先の温度は約４５℃で設定温度より高く、使用者に不快感を与えてしまう。
【００３５】
また、使用者が給湯流量１０Ｌ／分から蛇口を開→閉にした時に、蛇口の閉め忘れで蛇口先から微小流量（１．５Ｌ／分）が流れるとする。この時、電動式混合弁１５は、流量検出装置１７が検出する流量が２Ｌ／分以下になるまでサーミスタ１６が検出する温度をリモコンにて設定された給湯温度になるように駆動する。電動式混合弁１５の混合比は６０％で、流量検出装置１７が検出する流量が微小流量（１．５Ｌ／分）のとき、サーミスタ１６が検出する温度は３５℃となる。
【００３６】
次に、給湯設定温度４０℃、給湯流量１０Ｌ／分の条件下で再出湯をすると、リモコンの設定温度とサーミスタ１６の温度偏差が１０Ｋ未満のため、電動式混合弁１５は給湯開始からフィードバック制御を行う。給湯開始時、電動式混合弁１５の混合比は６０％→６５％で、サーミスタ１６が検出する温度は４３℃となる。蛇口先の温度は約４１℃で設定温度とほぼ同じ温度となり、使用者に不快感を与えなくなる。
【００３７】
仮に、電動式混合弁１５を給湯開始から約１秒間駆動方向を水側方向のみ駆動させると、サーミスタ１６が検出する温度が設定温度よりも低く、その後の電動式混合弁１５のフィードバック制御で蛇口先の温度変動幅が大きくなり、使用者に不快感を与えてしまう。
【００３８】
図５は、図２で示した間欠出湯で給湯停止してから３０分以内の出湯のみ、流量検出装置１７が２Ｌ／分を検出してから約１秒間電動式混合弁１５の駆動方向を水側方向のみとし、それ以降電動式混合弁１５はフィードバック制御した時の電動式混合弁の混合比と給湯温度を示した図である。
【００３９】
出湯停止してから３０分以内では、給湯配管の放熱で給湯配管内の湯水は大きく温度低下しない。蛇口を開→閉にした時に、蛇口の閉め忘れで蛇口先から微小流量（０Ｌ／分〜２Ｌ／分）が流れるとする。例えば、給湯設定温度４０℃、給湯流量１０Ｌ／分、混合比５０％の条件下で、蛇口を開→閉にした時、電動式混合弁１５は流量検出装置１７が検出する流量が２Ｌ／分以下になるまでサーミスタ１６が検出する温度をリモコンにて設定された給湯温度になるように駆動する。
【００４０】
この時、電動式混合弁１５の混合比は６０％で、流量検出装置１７が検出する流量が微小流量（０Ｌ／分〜２Ｌ／分）のとき、サーミスタ１６が検出する温度は２０℃〜３５℃となる。出湯停止してから３０分以内に再出湯を行うと、フィードバック制御にて電動式混合弁１５の混合比は６０％よりもさらに大きい値になるように駆動する。サーミスタ１６が検出する温度は４３℃〜６０℃、蛇口先の温度は約４３℃〜５０℃で、設定温度よりも高くなり使用者に不快感を与えてしまう。
【００４１】
また、出湯停止してから３０分以内の再出湯のみ、流量検出装置１７が２Ｌ／分を検出してから約１秒間電動式混合弁１５の駆動方向を水側方向のみとし、それ以降電動式混合弁１５はフィードバック制御を行う。電動式混合弁１５の混合比は、出湯停止時の混合比よりも大きくならず、蛇口先の温度が設定温度よりも高くならず使用者に不快感を与えなくなる。
【００４２】
出湯停止してから３０分以降の出湯では、給湯配管の放熱ロスなどで配管内の湯水は、水温に近い温度になる。出湯停止してから３０分以降の再出湯では、必ず給湯設定温度よりも低い湯水が出湯されるため、電動式混合弁１５の駆動方向を出湯開始してから１秒間水側方向のみ駆動させてしまうと、蛇口先温度が設定温度に到達するまでの時間が長くなり、使用者に不快感を与えてしまう。
【００４３】
図６は、流量検出装置１７で検出された流量と温度偏差に基づいて電動式混合弁１５の駆動速度を示した図である。図６における温度偏差とは、設定した給湯端末の設定温度と、サーミスタ１６で実際に検出された温度との絶対値であり、例えば、設定温度が４０℃で、サーミスタ１６で検出された温度が３５℃の時には、温度偏差は５℃となる。また、図６に示すＰＰＳとは、Ｐｕｌｓｅ／Ｓｅｃｏｎｄを表しており、１秒当たりの駆動速度を示している。
【００４４】
図６に示すように、通常の電動式混合弁１５の制御は、流量検出装置１７が検出する流量が７．０Ｌ／ｍｉｎ以上の場合には、高流量であると判断し、高流量モードを選択し、さらに現在の温度偏差を算出することにより、複数ある段階から１つの段階を選択し、該当する駆動速度で電動式混合弁１５を制御する。
【００４５】
また、流量が高ければ高いほど、ユーザーに貯湯タンク９から供給される時間は短いので、流量が低い時に比べてより速い駆動速度で混合弁を動作させる必要があり、また、温度偏差が大きければ大きいほど、より速く設定温度とサーミスタ１６で検出される値との差を縮めなければならないので、温度偏差が小さいときに比べてより速い駆動速度で混合弁を動作させる必要がある。なお、図６に示す駆動速度は予め定められた実験値であり、状況に応じて変更することができる。
【００４６】
例えば、給湯設定温度４０℃、給湯流量１０Ｌ／分、混合比５０％の条件下で、蛇口を開→閉にした時、電動式混合弁１５は流量検出装置１７が検出する流量が２Ｌ／分以下になるまでサーミスタ１６が検出する温度をリモコンにて設定された給湯温度になるようにする。この時、電動式混合弁１５の混合比は６０％で、流量検出装置１７が検出する流量が微小流量（０Ｌ／分〜２Ｌ／分）のとき、サーミスタ１６が検出する温度は２０℃〜３
５℃となる。再出湯を行うと、フィードバック制御にて電動式混合弁１５の混合比は６０％よりもさらに大きい値になるように駆動する。
【００４７】
サーミスタ１６が検出する温度は４３℃〜６０℃、蛇口先の温度は約４３℃〜５０℃で設定温度よりも高くなり、使用者に不快感を与えてしまう。そこで、出湯開始時、サーミスタ１６と設定温度の温度偏差が大きい場合、電動式混合弁１５の駆動速度を速くする必要がある。電動式混合弁１５の混合比を素早く駆動させなければ、蛇口先の温度変動幅が大きくなり、使用者に不快感を与えてしまう。
【００４８】
そのため、図６に示す通常の混合弁の駆動速度では、蛇口先の温度変動幅を大きくしてしまうため、図７に示すように給湯開始してから１秒間の通常よりも速い駆動速度のマトリクスを新たに用意し、さらに快適な湯温制御を行い使用者に不快感を与えないようにする。なお、図６および図７に示す駆動速度は、予め定められた実験値であり、状況に応じて変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる給湯機は、出湯開始時の温度変動幅を小さくすることで使用者に不快感を与えなくすることが可能となり、ヒートポンプ式の貯湯式温水器に限らず、電気、ガス、石油、燃料電池などに利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  貯湯式給湯器
２  冷凍サイクル
３  加熱サイクル
５  圧縮機
６  冷媒熱交換器
７  膨張弁
８  蒸発器
９  貯湯タンク
１０  積層ポンプ
１１  給湯端末
１２  出湯管
１３  第１給水管
１４  第２給水管
１５  電動式混合弁
１６  サーミスタ
１７  流量検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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